ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2013, том 453, № 3, с. 329-333
= ГЕОФИЗИКА
УДК 550.385.3, 550.343
АНОМАЛЬНЫЕ ГЕОМАГНИТНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ В ВАРИАЦИЯХ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ НА ЭТАПАХ ПОДГОТОВКИ И РАЗВИТИЯ ГЛУБОКОФОКУСНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ © 2013 г. Л. Е. Собисевич, К. Х. Канониди, А. Л. Собисевич
Представлено академиком Н.П. Лаверовым 03.06.2013 г. Поступило 13.06.2013 г.
Б01: 10.7868/80869565213330190
При поддержке Программы № 4 фундаментальных исследований Президиума РАН "Оценка и пути снижения негативных последствий экстремальных природных явлений и техногенных катастроф, включая проблемы ускоренного развития атомной энергетики" на Северном Кавказе в районе Эльбрусского вулканического центра нами в 2008 г. создана современная геофизическая обсерватория [1]. В процессе проводимых на ее базе мониторинговых наблюдений наведенных процессов в геосферах было установлено, что перед крупными сейсмическими событиями удается выделить аномальные магнитные возмущения УНЧ диапазона в вариациях магнитного поля Земли.
С наиболее яркими экспериментальными результатами, полученными в период 2004—2013 гг., мы регулярно знакомили научную общественность, публикуя статьи в реферируемых изданиях
[1-5].
24 мая 2013 г. приборы Северокавказской геофизической обсерватории (район Эльбрусского вулканического центра) и магнитные вариометры, установленные в научном стационаре ИЗМИРАН (Карпогоры, Архангельская область), зафиксировали аномальные магнитные возмущения УНЧ диапазона, наведенные глубокофокусным сейсмическим событием под дном в Охотском море.
Отметим, что это первый случай в истории инструментальных наблюдений аномальных магнитных возмущений, отражающих все этапы подготовки и развития уникальных с геофизической точки зрения,глу-
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской Академии наук, Москва Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской Академии наук, Троицк, Москва
бокофокусных высокоэнергетических сейсмических процессов под дном океана.
В специализированной литературе затронутая проблема освещена весьма скромно. Пока не существует разработанной модели, которая бы позволяла дать объяснение основным геофизическим процессам, протекающим в зоне подготовки глубокофокусных землетрясений под океанским дном, и объяснила бы условия формирования структуры очагов. Ученые не располагают достоверными научно обоснованными материалами об электродинамических процессах на больших глубинах в литосфере, которые можно было бы назвать ответственными за накопление и последующее разделение электрических зарядов в развивающейся эпицентральной зоне крупного глубокофокусного сейсмического события. Однако результаты наших предыдущих обсерваторских наблюдений коровых землетрясений, полученные на базе Северокавказской геофизической обсерватории, позволяют составить общее представление о происходящих процессах и связать появление аномальных магнитных возмущений с неоднородными локальными образованиями в очаговой зоне.
Следуя работам выдающегося физика Р. Фейн-мана [6], мы полагаем в первом приближении, что эти локальные структуры в общих чертах должны походить на ряд очень больших грозовых ячеек с тем отличием, что перераспределение и разделение зарядов в отдельных неоднородных образованиях очаговой зоны протекают достаточно медленно.
Итак, одно из самых крупных глубокофокусных землетрясений в истории сейсмических инструментальных наблюдений произошло 24 мая 2013 г. в 05:44 по Гринвичу в глубинных донных структурах Охотского моря.
По данным Геологической службы США землетрясение характеризуется следующими параметрами: магнитуда 8.3, время в очаге 05:44:49 иТС,
£ >
м 0 ^ -1
ч н я
м
3
1
0 -1
£ 1
я
и 0
р
а -1
ъ
ч н
и 0
ч н я
£ я
, -5 5
0
5
0
23-24.05.2013 г. 2
22:00
00:00
02:00
04:00
™
-■^Мны
06:00 ИТ
Рис. 1. Волновые формы аномальных магнитных возмущений в вариациях магнитного поля Земли и запись наклонов земной поверхности по данным Северокавказской геофизической обсерватории и научного стационара в Карпогорах (Архангельская область). Магнитовариационные данные профильтрованы в диапазоне периодов 10—300 с. Стрелкой отмечено время в очаге.
координаты эпицентра 54.874° с.ш., 153.280° в.д., глубина очага 608.9 км [7].
По данным Геофизической службы РАН последние сильные землетрясения в этом районе Охотского моря наблюдались 5 июля и 24 ноября 2008 г. [8].
Магнитные вариометры и наклономеры Северокавказской геофизической обсерватории и магнитные вариометры ИЗМИРАН в районе Карпогор (субавроральная область) зафиксировали наведенные глубокофокусным сейсмическим событием аномальные магнитные возмущения на всех этапах развития глубокофокусного сейсмического процесса.
Анализируя полученные экспериментальные волновые формы магнитных сигналов и показания наклономеров, четко регистрирующих сейсмический процесс в низкочастотной области, отметим, что развитие характерных аномальных магнитных возмущений УНЧ диапазона в районе
Охотского моря началось за пять с половиной часов до главного удара. На приведенных записях (рис. 1) вариаций магнитного поля Земли (.Окив, Нкив, ^кив) и наклонов земной поверхности представлены полученные волновые формы зафиксированных возмущений начиная с 22ь ИТ.
Как следует из полученных магнитных и сейсмических записей, наиболее отчетливо аномальные возмущения в вариациях магнитного поля Земли проявились примерно за пять часов тридцать минут до главного удара (выделенная серая область 1 на рис. 1). Затем последовали следующие характерные участки, в том числе и область 2 (рис. 1).
Приведенные записи позволяют проследить процесс отражения в магнитном поле Земли сложных электродинамических процессов, зарождающихся в зоне подготовки сейсмического события, и окончательно формирующегося аномального
АНОМАЛЬНЫЕ ГЕОМАГНИТНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ
331
еЗ
X
2 -
1 -
рр и
£
^ -1
еЗ
X
¿Г
-2 Ь
23:00
23:10
23:20
23:30
23:40
23:50
ит
Рис. 2. Развернутая структура волновых форм аномальных магнитных возмущений в вариациях магнитного поля Земли (область 1 на рис. 1) по данным Северокавказской геофизической обсерватории (В^ кИВ) и научного стационара в Карпогорах (В^ кля).
магнитного возмущения в системе литосфера, атмосфера, ионосфера и магнитосфера.
Отметим, что достаточно спокойная магнитная обстановка в этот временной период предоставила возможность отчетливо выделить изучаемый класс наведенных аномальных УНЧ магнитных возмущений в вариациях магнитного поля Земли на всех этапах подготовки и развития глубокофокусного землетрясения. Это вселяет уверенность в том, что данные инструментального мониторинга аномальных магнитных возмущений, наведенных в глубинных структурах дна Охотского моря и фиксируемых современными аппаратурными комплексами в масштабах всей Земли, являются качественными.
Наблюдаемые экспериментально формы наведенного глубокофокусным землетрясением в районе Камчатки аномального УНЧ волнового процесса в геосферах (выделенные серые области 1 и 2 на рис. 1) отражают структуру аномальных магнитных возмущений. Отчетливые сигналы зафиксированы по каналам Н и В. По каналу Z магнитное возмущение очень слабое. Согласно развиваемым нами представлениям, подобные проявления в структуре магнитных возмущений обусловлены характерными особенностями наведенных токовых систем, которые определяются в конечном итоге напряженно-деформированным состоянием геологической среды в зоне развивающегося глубинного сейсмического процесса.
Сегодня не представляется возможным дать описание всех глубинных процессов. Заметим только, что подобного рода аномальные возму-
щения возникают спонтанно и перед многими другими сильными сейсмическими событиями [4, 5, 9]. Замечена закономерность: перед каждым коровым сейсмическим событием с магнитудой больше 7 практически всегда удается наблюдать УНЧ возмущение за 4—5 ч. Этого пока нельзя сказать о глубокофокусных землетрясениях. Слишком мало наблюдений.
Обратимся к данным, приведенным на рис. 2 и 3. Здесь представлена развернутая структура квазигармонических волновых форм аномальных магнитных возмущений в вариациях магнитного поля Земли, возникших в разных временных интервалах перед анализируемым сейсмическим событием.
Развернутая структура волновых форм позволяет наблюдать изменение периода магнитного возмущения по мере приближения главного удара. Другой замечательный результат следует из сопоставления записей наведенных аномальных магнитных возмущений, полученных в Северокавказской геофизической обсерватории и в Карпогорах (рис. 3). Максимальная амплитуда аномального магнитного возмущения в Карпогорах (субавроральная область) составляет около 3— 3.5 нТл, в районе Кавказа она меньше примерно в три-четыре раза.
В настоящее время полученные экспериментальные результаты строгого теоретического обоснования пока не получили. Можно только прогнозировать, что источник обнаруженного эффекта, связанного с усилением возмущения в субавро-ральной зоне, следует искать в ионосфере.
2
2 -
02:00 02:20 02:40 03:00 03:20 03:40 UT
Рис. 3. Развернутая структура волновых форм аномальных магнитных возмущений в вариациях магнитного поля Земли (область 1 на рис. 1) по данным Северокавказской геофизической обсерватории (Df KUB) и научного стационара в Карпогорах (Df kar).
23:00 23:05 23:10 23:15 UT
Рис. 4. Сопоставление амплитудно-фазовой структуры волновых форм аномальных магнитных возмущений, зафиксированных магнитными вариометрами Северокавказской геофизической обсерватории и научного стационара в Карпогорах (Архангельская область).
Полученная геофизическая информация расширяет наши представления о сложных механизмах, определяющих подготовку и развитие мощных глубокофокусных землетрясений. При привлечении дополнительных достоверных данных и о других типах сопутствующих возмущений (пред-
вестниках) можно будет ставить вопрос об использовании аномальных магнитных возмущений при построении прогностических алгоритмов.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках федеральной целево
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.